×
20.09.2014
216.012.f486

Результат интеллектуальной деятельности: ЧЕТЫРЕХ-ВОСЬМИТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах автоматизации технологических процессов с дискретным электроприводом на базе четырехфазных шаговых двигателей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения известных режимов коммутации и стоянки, а также работы двигателя в режиме переменной тактности, управляемой по шине «режим коммутации». В устройстве реализован режим автоматической диагностики одиночных отказов как логической, так и силовой части устройства. Для этого в устройство введены четвертый мультиплексор, пятивходовая схема свертки по модулю два, усилители с пороговыми датчиками мощности в каждой фазе. Введение режима автоматической диагностики позволяет оперативно устранять отказы в работе устройства, что повышает его эксплуатационную эффективность. 1 ил., 2 табл.
Основные результаты: Четырех-восьмитактное устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем, содержащее реверсивный двоичный счетчик, тактовый вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, вход разрешения счета - с шиной управления, а вход задания направления счета - с шиной реверса, первый, второй, третий мультиплексоры, стробирующие входы которых объединены и подключены к шине стробирования, разрядные выходы счетчика a, b, c соединены с одноименными адресными входами мультиплексоров, адресные входы d которых объединены и подключены к шине «режим коммутации», элемент 2И входы которого соединены с младшим разрядом a реверсивного счетчика и шиной «режим коммутации», а выход элемента соединен с четвертым входом четырехвходовой схемы свертки по модулю 2, первый-третий входы которой соединены с выходами первого-третьего мультиплексоров, отличающееся тем, что в него дополнительно введены четвертый мультиплексор, стробирующий вход которого подключен к шине стробирования, а его адресные входы a, b, c, d - к объединению одноименных адресных входов первого-третьего мультиплексоров, первый-четвертый усилители с пороговыми датчиками мощности, пятивходовая схема свертки по модулю два, первый-четвертый входы которой А, В, С, Д соединены с одноименными информационными выходами усилителей мощности, силовые выходы которых соединены с I-IV обмотками шагового двигателя, пятый вход схемы свертки соединен с выходом элемента 2И, выход F схемы свертки соединен с шиной «штатная работа устройства», входы первого-четвертого усилителя (e, f, g, h) соединены с одноименными выходами первого-четвертого мультиплексоров, при этом нулевой, четвертый, восьмой, девятый, пятнадцатый информационные входы первого мультиплексора, первый, пятый, девятый-одиннадцатый информационные входы второго мультиплексора, второй, шестой, одиннадцатый-тринадцатый информационные входы третьего мультиплексора, третий, седьмой, тринадцатый-пятнадцатый информационные входы четвертого мультиплексора объединены и подключены к шине (+E) питания логической части устройства, а информационные входы первый-третий, пятый-седьмой, десятый-четырнадцатый первого мультиплексора, информационные входы нулевой, второй-четвертый, шестой-восьмой, двенадцатый-пятнадцатый второго мультиплексора, информационные входы нулевой, первый, третий-пятый, седьмой-десятый, четырнадцатый, пятнадцатый третьего мультиплексора, информационные входы нулевой-второй, четвертый-шестой, восьмой-двенадцатый четвертого мультиплексора объединены и подключены к общей шине.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в дискретном электроприводе систем автоматизации технологических процессов.

Известен распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем [1], обеспечивающий типовые режимы четырехтактной поочередной и парной коммутации, корректный реверс, а также режимы стоянки с обесточенными или включенными обмотками двигателя. Указанные функциональные возможности достигнуты введением четырех мультиплексоров, реверсивного двоичного счетчика, шин управления, тактовых импульсов, реверса, стробирования, выбора режима коммутации.

Однако в устройстве отсутствует автоматическая диагностика отказов.

Известно устройство [2] для обнаружения отказов в шаговом электроприводе, содержащее четырехфазный шаговый двигатель, в цепь каждой фазы которого включены пороговые датчики тока и напряжения, выходы которых подключены ко входам элементов 2И, выходы элементов 2И подключены к разрядным входам кольцевого реверсивного сдвигового регистра и входам A1 элемента сравнения кодов, входы B1 которого подключены к выходным разрядам регистра, результат сравнения кодов на входах A1 и B1 компаратора выводится на выходную шину устройства.

Однако устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе может сформировать ложный сигнал «отказ» для исправно работающего привода. Пусть, например, четырехфазный шаговый двигатель запитан по восьмитактной схеме А, АВ, В, ВС, С, СД, Д, АД, тогда на первом такте A1(1000)=B1(1000), что справедливо указывает на штатное функционирование устройства, но на втором такте A1(1100)≠B1(0100), что вызовет формирование ложного сигнала «отказ».

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому устройству является трех-шеститактный распределитель импульсов [3], содержащий шины выбора режима коммутации, стробирования, управления, реверса, тактовую шину, реверсивный двоичный счетчик, первый - третий мультиплексоры, адресные входы которых (abc) соединены с одноименными разрядными выходами счетчика, а вход d - с шиной «режим коммутации», стробирующие входы W мультиплексоров соединены с шиной «строб», четырехвходовую схему свертки по модулю 2, первый - третий входы которой соединены с выходами мультиплексоров, которые используются в качестве выходов распределителя, элемент 2И, выход которого соединен с четвертым входом схемы свертки, выход которой соединен с шиной «штатная работа», а входы элемента 2И соединены с шиной «режим коммутации» (d) и младшим (a) выходным разрядом счетчика. Распределитель обеспечивает режимы трехтактной и шеститактной реверсивной коммутации, режим стоянки как с включенными, так и с обесточенными обмотками двигателя, а также режим автоматической диагностики одиночных отказов логической части устройства управления шаговым двигателем.

К недостаткам устройства следует отнести отсутствие автоматической диагностики одиночных отказов в силовой части устройства.

Заявляемое изобретение направлено на расширение функциональных возможностей устройства введением режима автоматической диагностики одиночных отказов как логической, так и силовой части устройства.

Это достигается тем, что в заявляемое устройство дополнительно введены четвертый мультиплексор, пятивходовая схема свертки по модулю два, четыре усилителя с пороговыми датчиками мощности, информационные выходы которых (А, В, С, Д) соединены с одноименными входами схемы свертки, пятый вход которой соединен с выходом элемента 2И, первый, второй входы которого соединены с младшим разрядом (a) реверсивного счетчика и шиной «режим коммутации», а сама шина соединена с адресными входами (d) мультиплексоров, выходы которых (e, f, g, h) соединены с одноименными входами усилителей мощности, силовые выходы которых соединены с первой - четвертой фазовыми (I - IV) обмотками шагового двигателя, при этом нулевой, четвертый, восьмой, девятый, пятнадцатый информационные входы первого мультиплексора, первый, пятый, девятый - одиннадцатый информационные входы второго мультиплексора, второй, шестой, одиннадцатый - тринадцатый информационные входы третьего мультиплексора, третий, седьмой, тринадцатый - пятнадцатый информационные входы четвертого мультиплексора объединены и подключены к шине (+E1) питания логической части устройства, а первый - третий, пятый - седьмой, десятый - четырнадцатый информационные входы первого мультиплексора, нулевой, второй - четвертый, шестой - восьмой, двенадцатый - пятнадцатый информационные входы второго мультиплексора, нулевой, первый, третий - пятый, седьмой - десятый, четырнадцатый, пятнадцатый входы третьего мультиплексора, нулевой - второй, четвертый - шестой, восьмой - двенадцатый четвертого мультиплексора объединены и подключены к общей шине.

На чертеже представлена блок-схема четырех-восьмитактового устройства для управления четырехфазным шаговым двигателем.

Устройство содержит реверсивный двоичный счетчик 1, тактовый вход (C) которого соединен с шиной тактовых импульсов, вход (V) разрешения счета - с шиной управления, а вход (±1) задания направления счета - с шиной реверса. Разрядные выходы счетчика a, b, c соединены с одноименными адресными входами мультиплексоров 2-5, адресные входы которых (d) объединены и подключены к шине «режим коммутации», а стробирующие W входы мультиплексоров 2-5 объединены и подключены к шине (S) «строб», нулевой, четвертый, восьмой, девятый, пятнадцатый информационные входы первого мультиплексора (2), первый, пятый, девятый - одиннадцатый информационные входы второго мультиплексора (3), второй, шестой, одиннадцатый - тринадцатый информационные входы третьего мультиплексора (4), третий, седьмой, тринадцатый - пятнадцатый информационные входы четвертого мультиплексора (5) объединены и подключены к шине (+E1) питания логической части устройства, а информационные входы первый - третий, пятый - седьмой, десятый -четырнадцатый первого мультиплексора (2), информационные входы нулевой, второй - четвертый, шестой - восьмой, двенадцатый - пятнадцатый второго мультиплексора (3), информационные входы нулевой, первый, третий - пятый, седьмой - десятый, четырнадцатый, пятнадцатый третьего мультиплексора (4), информационные входы нулевой - второй, четвертый - шестой, восьмой - двенадцатый четвертого мультиплексора объединены и подключены к общей шине, выходы (e, f, g, h) мультиплексоров (2-5) соединены с одноименными входами усилителей с пороговыми датчиками мощности, информационные выходы которых (АВСД) соединены с одноименными входами схемы свертки (7), пятый вход которой соединен с выходом элемента 2И (6), первый, второй, входы которого подключены к выходу младшего разряда (a) счетчика (1) и к шине «режим коммутации» (d), вторые (силовые) выходы усилителей мощности (8-11) подключены к фазовым обмоткам (I-IV) двигателя.

Устройство работает следующим образом. Если на шину «строб» (S) подан запрещающий уровень, к примеру S=1, то на I-IV фазовых обмотках двигателя устанавливается нулевая комбинация (0000) при любых наборах остальных входных переменных, то есть реализуется режим обесточенной стоянки. Если при S=0 на шину управления подается разрешающая счет логическая переменная V=1, то на каждый тактовый импульс (C) счетчик 1 увеличивает (при R=0) или уменьшает (при R=1) код своего внутреннего (abc) состояния. При комбинации V=0, S=0 устанавливается режим стоянки под током, а при комбинации V=1, S=0, d=0 устройство функционирует в режимах реверсивной четырехтактной коммутации (режимы 1, 3 таблицы 1), при V=1, S=0, d=1 устройство функционирует в режимах восьмитактной реверсивной коммутации (режимы 2, 4 таблицы 1).

Поскольку таблица 1 составлена для устройства, функционирующего в штатном режиме (отказов нет), то на выходе F индикатора 7 штатной работы устройства (схема свертки по модулю 2) формируется логическая единица на наборах АВСДаd (10000, 01000, 00100, 00010) при четырехтактной коммутации и (10000, 11001, 01000, 01101, 00100, 00111, 00010, 10011) при восьмитактной коммутации.

В таблице 2 приведены значения F индикатора отказов при одиночных отказах типа А≡1, А≡0, В≡0 в режимах 5, 6, 7 восьмитактной коммутации. При этом в пятом режиме искажению подверглись комбинации АВСД (0100, 0110, 0010, 0011, 0001), для которых устройство автоматически выработало F=0, указывающее на нештатную работу устройства на этих наборах.

Режим 6 соответствует значению А=0. В этом случае искажены комбинации АВСД (1000, 1100, 1001), на которых F=0. Следовательно, устройство информирует обслуживающий персонал о нештатных ситуациях, что повышает эффективность эксплуатации.

Источники информации

1. SU 1474822, Н02Р 8/00, Распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем.

2. SU 1415401, Н02Р 7/62, Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе.

3. RU 2440664, Н02Р 8/00 Н02Р 8/34, Трех-шеститактный распределитель импульсов.

Четырех-восьмитактное устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем, содержащее реверсивный двоичный счетчик, тактовый вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, вход разрешения счета - с шиной управления, а вход задания направления счета - с шиной реверса, первый, второй, третий мультиплексоры, стробирующие входы которых объединены и подключены к шине стробирования, разрядные выходы счетчика a, b, c соединены с одноименными адресными входами мультиплексоров, адресные входы d которых объединены и подключены к шине «режим коммутации», элемент 2И входы которого соединены с младшим разрядом a реверсивного счетчика и шиной «режим коммутации», а выход элемента соединен с четвертым входом четырехвходовой схемы свертки по модулю 2, первый-третий входы которой соединены с выходами первого-третьего мультиплексоров, отличающееся тем, что в него дополнительно введены четвертый мультиплексор, стробирующий вход которого подключен к шине стробирования, а его адресные входы a, b, c, d - к объединению одноименных адресных входов первого-третьего мультиплексоров, первый-четвертый усилители с пороговыми датчиками мощности, пятивходовая схема свертки по модулю два, первый-четвертый входы которой А, В, С, Д соединены с одноименными информационными выходами усилителей мощности, силовые выходы которых соединены с I-IV обмотками шагового двигателя, пятый вход схемы свертки соединен с выходом элемента 2И, выход F схемы свертки соединен с шиной «штатная работа устройства», входы первого-четвертого усилителя (e, f, g, h) соединены с одноименными выходами первого-четвертого мультиплексоров, при этом нулевой, четвертый, восьмой, девятый, пятнадцатый информационные входы первого мультиплексора, первый, пятый, девятый-одиннадцатый информационные входы второго мультиплексора, второй, шестой, одиннадцатый-тринадцатый информационные входы третьего мультиплексора, третий, седьмой, тринадцатый-пятнадцатый информационные входы четвертого мультиплексора объединены и подключены к шине (+E) питания логической части устройства, а информационные входы первый-третий, пятый-седьмой, десятый-четырнадцатый первого мультиплексора, информационные входы нулевой, второй-четвертый, шестой-восьмой, двенадцатый-пятнадцатый второго мультиплексора, информационные входы нулевой, первый, третий-пятый, седьмой-десятый, четырнадцатый, пятнадцатый третьего мультиплексора, информационные входы нулевой-второй, четвертый-шестой, восьмой-двенадцатый четвертого мультиплексора объединены и подключены к общей шине.
ЧЕТЫРЕХ-ВОСЬМИТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
ЧЕТЫРЕХ-ВОСЬМИТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
ЧЕТЫРЕХ-ВОСЬМИТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
ЧЕТЫРЕХ-ВОСЬМИТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 21-30 из 246.
20.07.2014
№216.012.dfad

Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах с шаговым электроприводом на базе двигателей с различным числом фаз, работающих в режимах реверсивной поочередной и парной коммутации, стоянки под током и обесточенной стоянки, с автоматическим определением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523047
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.dfae

Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах с шаговым электроприводом на базе трехфазных, четырехфазных и шестифазных шаговых двигателей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения известных режимов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523048
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.eb62

Способ получения нитевидных нанокристаллов полупроводников

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых наноматериалов. Способ включает подготовку кремниевой пластины путем нанесения на ее поверхность нанодисперсных частиц катализатора с последующим помещением в ростовую печь, нагревом и осаждением кристаллизуемого вещества из газовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526066
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.ec0d

Статор ветроэлектроагрегата

Изобретение относится к ветроэнергетике, известны статоры ветроэлектрогенераторов сегментного типа. Технический результат, заключающийся в упрощении и удешевлении конструкции, а также возможности обеспечения крутки, достигается за счет того, что статор ветроэлектроагрегата, содержащий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526237
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.ec77

Штамп для сборки сферических запорных элементов

Изобретение относится к штампам для обработки металлов давлением и может быть использовано для штамповки сферических запорных элементов. Штамп содержит верхнюю половину с полусферической полостью, в которой соосно ее вертикальной оси установлен верхний направляющий палец, и нижнюю половину с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526343
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.08.2014
№216.012.ee6c

Многофункциональный распределитель для управления шаговым двигателем

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах с шаговым электроприводом на базе трехфазных, четырехфазных и шестифазных шаговых двигателей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения известных режимов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526855
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.08.2014
№216.012.ee70

Трехтактный распределитель импульсов с автоматической коррекцией одиночных ошибок

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дискретном электроприводе систем автоматизации технологических процессов. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей распределителя благодаря автоматическому обнаружению, индикации и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526859
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f197

Способ испытания на коррозионную стойкость интегральных схем

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам испытаний интегральных схем (ИС) на коррозионную стойкость. Сущность: перед испытанием ИС проводят проверку внешнего вида, электрических параметров и проверку герметичности, нагревают до температуры плюс 125°С со скоростью не более...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527669
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f199

Способ испытания листовых материалов на растяжение

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении характеристик механических свойств листовых материалов в условиях одноосного растяжения в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях промышленности. Сущность: образец прямоугольной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527671
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f22f

Ротор ветроэлектрогенератора

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к роторам ветроэлектрогенераторов сегментного типа. В роторе ветроэлектрогенератора, содержащем ступицу, лопасти, дугообразные элементы и магнитопроводы, согласно изобретению магнитопроводы выполнены в виде отрезков труб, внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527821
Дата охранного документа: 10.09.2014
Показаны записи 21-30 из 285.
10.05.2014
№216.012.c296

Статор электрической машины

Изобретение относится к области электрических машин, в частности к генераторам ветроэнергетических установок. Техническим результатом является упрощение технологии, уменьшение стоимости. Статор электрической машины содержит обмотку, активные и пассивные электромагнитные элементы, крепежные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515563
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c297

Синхронный генератор

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к электрическим машинам, а именно к синхронным генераторам индукторного типа, применяемым, например, в автотракторном оборудовании. В предлагаемом синхронном генераторе, содержащем источник возбуждения, статор с полюсными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515564
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c2a3

Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к области ракетной техники. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя содержит наружную и огневую оболочки с каналами охлаждения между ними, образованными двутавровыми проставками, на которых размещены турбулизаторы потока. Полки двутавровых проставок выполнены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515576
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c2a4

Ротор ветроэлектрогенератора

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ротор ветроэлектрогенератора содержит ступицу, лопасти, спицы, обод и ферромагнитные тела, установленные на ободе. Ферромагнитные тела выполнены в виде отрезков труб круглого сечения. Средняя часть отрезков труб имеет выборку, обращенную наружу и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515577
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.05.2014
№216.012.c2b1

Способ получения наноструктурного покрытия

Изобретение относится к технологии нанесения наноструктурных покрытий и может быть использовано в наноэлектронике и наноэлектромеханике. Покрытие получают из композита металл-керамика состава (CoNbTa)(SiO). Осуществляют осаждение композита ионно-лучевым распылением с обеспечением образования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515600
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c2b5

Способ локального удаления диэлектрических покрытий

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для локального удаления диэлектрических покрытий с металлических деталей, например для обеспечения сварочных, паяльных, клеевых работ, измерения твердости основы, толщины покрытия. Способ включает обработку детали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515604
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c336

Наноструктурное покрытие

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике и может быть использовано в различных областях современной наноиндустрии, микроэлектронике, альтернативной энергетике и т.д. Наноструктурное покрытие выполнено из нанокомпозиционного металл-керамического материала состава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515733
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c49d

Ветроэнергетическая установка

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. Изобретение направлено на уменьшение массы и габаритов установки. Это достигается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая башню, поворотное основание, направляющий киль, статор,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516092
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c54e

Устройство для управления шаговым двигателем

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в дискретном электроприводе с программным управлением. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства, в повышении надежности и упрощении эксплуатации этого устройства. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516269
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c600

Синхронный индукторный генератор

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения синхронных генераторов индукторного типа, применяемых, например, в автотракторном оборудовании. Предлагаемый синхронный индукторный генератор содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516447
Дата охранного документа: 20.05.2014
+ добавить свой РИД